Постройка опытного экземпляра первого в мире тяжелого сверхзвукового бомбардировщика завершилась в августе 1956 г. Он еще не имел подвесного контейнера. 11 ноября летчик-испытатель Б.Эриксон выполнил на самолете первый полет продолжительностью 38 минут. Через полтора месяца после начала испытаний В-58 превысил скорость звука, а летом 1957 г. самолет вышел на расчетную максимальную скорость — 2156 км/ч на высоте 13000 м (М = 2,03). В то время уже велись испытания второго экземпляра, с подвесным баком-бомбоотсеком. Его максимальная скорость была, конечно, заметно меньше из-за возросшего аэродинамического сопротивления. Серийный выпуск бомбардировщика начался во второй половине 1959 г.
Первая половина 60-х годов ознаменовалась целым фейерверком рекордов на В-58. Среди них можно выделить мировой рекорд скорости по замкнутому маршруту протяженностью 1073 км (2095,5 км/ч, 10 мая 1961 г.), рекорд высоты полета с грузом 5000 кг (26018 м, 14 сентября 1962 г), беспосадочный перелет из Нью-Йорка в Париж за 3 часа 19 минут, с тремя дозаправками в воздухе (26 мая 1961 г.). Последнее достижение наглядно показывало прогресс в авиационной технике за последние три десятилетия: в 1927 г. Чарльзу Линдбергу понадобилось для преодоления Атлантики 33,5 часа. Еще одним примером сверхдальнего перелета с рекордной скоростью был полет В-58 из Токио в Лондон. Расстояние в 12919 км самолет покрыл за 8 часов 35 минут, пять раз пополняя свои баки от воздушных топливозаправщиков КС-135.
Рекорды — это спорт, а вот хорошего стратегического бомбардировщика из В-58 не получилось. Без дозаправок радиус его действия при боевом задании, включающем 720-километровый участок полета на сверхзвуковой скорости, был чуть больше 2000 км — в два раза меньше, чем ждали от самолета военные. Несмотря на все ухищрения проектировщиков, максимальное аэродинамическое качество В-58 при М<1 было 11,3 (у дозвукового бомбардировщика В-52 с обычным стреловидным крылом Кмакс
= 21,5) и вдвое меньше — на сверхзвуковой скорости.[19] А качество, как известно, прямо пропорционально дальности. Плюс к этому — увеличенный расход топлива при полете на сверхзвуке.Другим недостатком В-58 было то, что он мог нести только одну ядерную бомбу и не имел обычного (неатомного) оружия. Это лишало военных возможности гибкого применения бомбардировщика, например использования его в локальных военных конфликтах. В конце концов на самолете установили подкрыльевые пилоны для подвески дополнительных бомб или ракет, хотя это еще больше ограничило его дальность.
Но хуже всего для В-58 было то, что с развитием зенитных ракет в 60-е годы сверхзвуковая скорость и большая высота полета уже не обеспечивали безопасность проникновения в тыл противника. Это убедительно доказало уничтожение советской ракетой американского "сверхвысотного" разведчика U-2. Теперь, наоборот, требовалось создание бомбардировщиков, способных лететь над самой землей и поэтому менее заметных для радиолокаторов наземной системы ПВО, а для таких задач В-58 был совершенно не приспособлен.
Наряду с существенными тактическими недостатками самолет отличался высокой аварийностью. Только за полтора года, с декабря 1958 г. по июнь 1960 г., было потеряно семь В-58, при этом погибло 11 человек. Две катастрофы произошли при демонстрации самолета на знаменитом парижском аэрошоу в 1961 и 1965 гг.: первая — из-за попытки пилота выполнить фигуру пилотажа вблизи земли, вторая — вследствие неверного расчета траектории захода на посадку.
Наиболее аварийными режимами были взлет и посадка. Из-за очень высокой для "бесхвостки" нагрузки на крыло (вдвое большей, чем у F-106), вызванной желанием уменьшить вес и лобовое сопротивление самолета, скорость взлета и скорость захода на посадку были необычно велики — около 400 км/ч, и малейшая ошибка пилота могла иметь роковые последствия. Известны случаи, когда из-за огромной скорости вращения не выдерживали и "взрывались" колеса шасси. Немало катастроф произошло по причине отказов автоматики системы управления.
Если к этому "букету" недостатков добавить рекордно высокую стоимость бомбардировщика — 33,5 млн. долларов (это почти в четыре раза больше, чем стоил один В-52), то становится понятным, почему ВВС отказались от планов постройки 290 В-58 и выпуск был ограничен 116 экземплярами. Они находились на вооружении до 1970 г. и были заменены многорежимным самолетом с крылом изменяемой стреловидности FB-111. За 10 лет эксплуатации из-за летных происшествий парк В-58 сократился более, чем на 20%.
Итак, В-58 не стал той грозной боевой машиной, о которой мечтал Пентагон. Однако, с чисто технической точки зрения, появление В-58 явилось, несомненно, шагом вперед. Это был первый в мире тяжелый сверхзвуковой самолет, и многие из технических идей, использованных при его создании, нашли применение в конструкции будущих сверхзвуковых машин.